Транспортером загрузки продукты, которые необхо­димо замораживать, направляются в аппарат и поступа­ют на стеллажи. С помощью гидравлического цилиндра стеллажи приводятся в непрерывное движение. Продол­жительность перемещения стеллажа с продуктом от по­зиции загрузки до позиции выгрузки составляет один полный цикл замораживания. Из аппарата заморо­женный продукт удаляется транспортером выгрузки. За­грузка стеллажей продуктами, а также разгрузка их производится одновременно, но на разных уровнях ап­парата.

Двухсекционный воздухоохладитель изготовлен из оребренных труб и обслуживается осевыми вентилятора­ми, которые размещают в верхней части грузового отсе­ка. Воздух всасывается вентиляторами и направляется через воздухоохладитель в нижнюю часть грузового от­сека. Двигаясь в грузовом отсеке снизу вверх, холодный воздух омывает продукт и замораживает его. Воздухо­охладитель оттаивают не чаще одного раза в неделю, так как поступления влаги от упакованных продуктов и че­рез окна загрузки и выгрузки минимальны.

Рисунок 18. Конвейерный морозильный аппарат для замораживания готовых блюд в упаковке, хлебобулочных изделий и мороженого: 1 — осевые вентиляторы; 2 — транспортер загрузки; 3 — транспортер выгрузки; 4 — пульт автоматического контроля и управления; 5 — гидравлический ци­линдр; 6 — стеллажи; 7 — воздухоохладитель.

Технологические процессы в аппарате автоматизиро­ваны. Управление работой отдельных узлов морозильно­го аппарата производится электрическими блоками и электромагнитными гидравлическими клапанами.

Достоинствами аппарата являются высокая произво­дительность, возможность замораживания упакованных продуктов, его компактность, механизация и автоматиза­ция технологических процессов, а недостатками — слож­ная по конструкции и управлению кинематическая схема перемещения стеллажей.

Простым и надежным в работе является аппарат, в котором замораживание готовых блюд (рыбные палочки, изделия из картофеля, кусковая рыба или мясо) производится на ленте конвейера. Конвейер аппарата является продолжением технологического конвейера, что исключает промежуточную перегрузку про­дукта.

Аппарат (рис. 19) состоит из трех сетчатых конвейе­ров с индивидуальным приводом, вентиляторов и оребренных воздухоохладителей.

Продукты, подлежащие замораживанию, лентой сетчатого конвейера направляются через окно загрузки в грузовой отсек аппарата. Если продукт, поступающий на холодильную обработку, имеет высокую начальную температуру и нуждается в предварительной холодильной обработке, то в аппарате предусматривают зону предва­рительного охлаждения.

Рисунок 19. Конвейерный морозильный аппарат для замораживания го­товых блюд на ленте конвейера: 1 — воздухоохладитель; 2 — вентилятор; 3 — нижний конвейер; 4 — средний конвейер; 5 — желоб; 6 — верхний конвейер.

Верхним конвейером продукт, обдуваемый холодным воздухом, транспортируется вдоль грузового отсека. Дви­жение воздуха в отсеке направлено сверху вниз. В конце отсека подмороженный продукт с верхней ленты конвей­ера по специальному желобу, выполненному из нержаве­ющей стали, передается на ленту среднего конвейера, ко­торый перемещает продукт в направлении окна загруз­ки. На нижнем конвейере продукт окончательно замора­живается и удаляется из аппарата через окно разгрузки, которое находится в торцовой стене аппарата напротив окна загрузки, что обеспечивает надежность движения продукта в аппарате. Скорость движения конвейера ап­парата регулируется сменными приводными звездоч­ками.

Секции воздухоохладителей, расположенных под гру­зовым отсеком, выполнены из труб с переменным шагом оребрения. Оттаивание воздухоохладителей производит­ся горячим паром холодильного агента или теплой во­дой. Для обслуживания аппарат оборудован тремя двер­цами, через которые можно попасть в охлаждаемый контур.

Достоинствами аппарата являются компактность, ги­гиеничность, надежность в работе, удобство и простота эксплуатации, а недостатками — поступление тепла и влаги через окна загрузки и выгрузки.

Конвейерные аппараты для замораживания продук­тов (птица, масло, хлебобулочные изделия, уложенные в картонные перфорированные ящики), упакованных в крупногабаритную тару, могут выполняться с сетчатым или с ленточным конвейером, с поперечным или с про­дольным движением воздуха.

Аппарат с сетчатым конвейером и поперечным движением воздуха (рис. 20). Он состоит из конвейера, двухсекционного воздухоохлади­теля, вентиляторной установки, скомпонованной на базе центробежных вентиляторов, приводов конвейера и вен­тиляторов.

Рисунок 20. Конвейерные морозильные аппараты для замораживания упакованных продуктов:

а — с сетчатым конвейером и поперечным движением воздуха: 1 — воздухоохладитель; 2 — привод вентиляторов; 3 — центробежный вентилятор; 4— упа­кованный продукт; 5 — сетчатый конвейер;

б — с ленточным конвейером и продольным движением воздуха: 1 — центро­бежный вентилятор; 2 — воздухоохладитель; 3 — упакованный продукт; 4 —ленточный конвейер.

Продукт, находящийся в таре, с загрузочного стола через окно специальными толкателями передается на ленту сетчатого конвейера, движение которого в гру­зовом отсеке аппарата шаговое (прерывистое). Управ­ление движением конвейера, загрузочного стола и тол­кателей осуществляет реле времени, настройка которого зависит от вида замораживаемого продукта.

Последовательно проходя путь от окна загрузки до окна выгрузки, продукт обдувается холодным воздухом, заморажива­ется и с ленты сетчатого конвейера через окно пере­дается на разгрузочный транспортер.

Воздухоохладители, которые выполнены из оребренных труб, расположены под грузовым отсеком. Для от­таивания воздухоохладителей конвейер из грузового от­сека аппарата должен быть эвакуирован через съемную торцовую стенку. В этом случае перемещение конвейе­ра вместе с приводом производится на специальных ро­ликах. Так как продукт замораживается затаренным, усушка невелика. Для оттаивания аппарат останавлива­ют не чаще одного раза в неделю.

Конструкция аппарата проста. В аппарате механи­зированы и автоматизированы технологические процессы. Сложность оттаивания, а также значительное аэро­динамическое сопротивление циркуляционного кольца, требующее применения центробежных вентиляторов и повышенных энергетических затрат на их привод, сни­жают эффективность и экономичность его работы.

Аппарат с ленточным конвейером и продольным движением воздуха (рис. 20, б) состоит из конвейера, воздухоохладителя, центробежно­го вентилятора, приводов конвейера и вентилятора.

Упакованные продукты укладываются вручную на ленту конвейера, а затем через окно загрузки поступа­ют в грузовой отсек аппарата. Непрерывно перемещаясь на конвейере, упакованный продукт обдувается холодным воздухом, движение которого производится центро­бежным вентилятором, Замороженный продукт через окно разгрузки, совмещенное с грузовым проемом каме­ры, попадает в нее для длительного хранения.

Воздух охлаждается в воздухоохладителе, выпол­ненном из труб с переменным шагом оребрения и рас­положенном над грузовым отсеком аппарата. Талая вода, образующаяся при оттаивании секций, собирается в обогреваемый поддон, который расположен непосред­ственно под воздухоохладителем.

Конструкция аппарата проста, он удобен в эксплуа­тации. Продольное движение воздуха и применение ручного труда снижают эффективность его работы.

ГРАВИТАЦИОННЫЕ АППАРАТЫ

Отличительная особенность гравитационных аппара­тов состоит в том, что перемещение кареток с блок-фор­мами в грузовом отсеке происходит путем их проталки­вания (гидравлическим или электрическим приводом) по специальным направляющим полкам (рельсам). В конце каждого ряда направляющих полок каретки вы­двигаются на специальные механизмы. Формы с продук­том перемещаются вертикально сверху вниз с помощью этих механизмов, используя массу, т. е. гравитационно. Вертикальное перемещение кареток с блок-формами осуществляется с помощью гребенок или опускающих лифтов. Поэтому в этих аппаратах нет конвейерных це­пей, поворотных и направляющих звездочек, люлек и на­тяжных устройств. Это позволило уменьшить габаритные размеры аппарата, снизить затраты металла на его изготовление, сократить расход электроэнергии на экс­плуатацию, а также удачно решить вопрос загрузки ап­парата продуктом и выгрузки продукта из него.

К гравитационным аппаратам относят аппараты ма­рок ГКА, которые предназначены для замораживания пищевых продуктов: мяса и субпродуктов в блоках, рыбы в блоках и поштучно, творога в пачках и блоках, пельменей, готовых кулинарных изделий в блоках и порционно, кукурузы в початках, зеленого горошка и ягод в коробках и россыпью, перца и томатов.

Аппарат ГКА-2 (рис. 21) представляет собой изолированный контур, выполненный из сборных щитов с тепловой изоляцией из пенополистирола. В верхней части аппарата расположены грузовой отсек и вентиляторная установка, а в нижней — отсек воздухоохлади­теля. Для входа в грузовой отсек и осмотра внутренних узлов аппарата предусмотрены двери и люки. Загрузка аппарата продуктом, перемещение блок-форм, удаление замороженных блоков полностью автоматизированы.

Рисунок 21. Гравитационный морозильный аппарат ГКА-2: 1— вентиляторвая установка; 2 — грузовой отсек; 3 — гребенка; 4— нулевая полка; 5 — стол; 6 — рычаг ввода каретки; 7 — пюпитр; 8 — приемное устрой­ство; 9 — заслонка нижнего окна; 10 — каретка; 11 — блок-форма; 12 — отсек воздухоохладителя.

По направляющим полкам перемещаются каретки с блок-формами. Число полок по высоте изменяется от 8 до 14.

Каретка представляет собой сварную рамку из уг­лового железа с четырьмя роликами для ее движения по направляющим полкам каркаса. Каретка вмещает две сдвоенные блок-формы стандартного размера. Около передней торцовой стенки аппарата установ­лен агрегат привода загрузочно-разгрузочного стола и гребенок.

Блок-формы с продуктом поступают к аппарату на ленточном транспортере. Подача блок-форм в аппарат и удаление их из аппарата производится укрепленным на шарнирах столом, который непрерывно движется вверх и вниз по двум вертикальным винтам с правой и левой резьбой, обеспечивающей автоматическое изме­нение направления движения при постоянно работаю­щем электродвигателе.

Когда стол движется снизу вверх, рабочий вводит две блок-формы в каретку. В верхнем положении стола каретка с блок-формами подается рычагами через приоткрытую заслонку верхнего окна на нулевую полку мо­розильного аппарата, сдвигая предыдущую каретку на верхние толкатели передних гребенок. После этого стол начинает опускаться, а заслонка верхнего окна закрыва­ется. Затем каретка с блок-формами проходит последова­тельно по всем направляющим полкам зигзагообразный путь сверху вниз, опускаясь в конце каждой из них на следующую полку с помощью гребенок.

Схема перемещения кареток аппарата ГКА-2 пред­ставлена на рис. 22. Две гребенки отходят назад и плавно опускают находящиеся на зубьях каретки с чет­ных полок на нечетные, а затем продвигают их по нечетным полкам назад. В это время две другие гребен­ки (со стороны вентилятора) принимают крайние ка­ретки с этих полок на свои зубья. При следующем по­луцикле неподвижны первые гребенки, а вторые дви­жутся, перемещая каретки по четным полкам вперед.

При опускании стол открывает заслонку нижнего окна и принимает выкатившуюся с последней полки ка­ретку с блок-формами. При дальнейшем опускании сто­ла наклонный неподвижный пюпитр входит в рамку каретки. Блок-формы с замороженным продуктом за­держиваются на пюпитре и соскальзывают на прием­ную площадку. Пустая каретка остается на платформе опускающегося стола для повторной загрузки блок-формами.

Рисунок 22. Схема перемещения кареток гравитационного морозильного аппарата ГКА-2: а — прием каретки рычагом гребенок; б — переход каретки с полки каркаса на гребенки; в — полный переход каретки на гребенки и момент отхода гре­бенок; г — отход гребенок и начало опускания рычагов; д — полное опускание рычагов и переход каретки на нижележащую полку; е — сход каретки на ни­жележащую полку; ж — полный переход каретки на нижележащую полку.

Недостатки аппарата ГКА следующие: большие раз­меры аппарата не позволяют транспортировать его пол­ностью собранным и отлаженным на заводе; механизм конвейера работает в сложных температурно-влажностных условиях; при оттаивании воздухоохладителя тем­пература воздуха в аппарате повышается и детали ме­ханизма покрываются водой; при включении аппарата температура воздуха в нем понижается до —40°С и вода замерзает, что затрудняет работу конвейера.

ФЛЮИДИЗАЦИОННЫЕ АППАРАТЫ

Флюидизационные морозильные аппараты предназ­начены для замораживания мелкоштучных пищевых продуктов (зеленый горошек, бобы, фасоль, крупные овощи и фрукты, нарезанные в виде ломтиков или ку­биков, а также ягоды, рыбные палочки и др.), которые имеют одинаковую форму и незначительно различаются размерами и массой отдельных частиц (кусков). В та­ких аппаратах продукты замораживают в потоке хо­лодного воздуха, который подается снизу через спе­циальную решетку (перфорированный поддон) в гру­зовой отсек. Движущийся воздух создает воздушную подушку и перемещает мелкоштучный продукт вдоль грузового отсека аппарата.

При замораживании продуктов в флюидизационных аппаратах энергетические затраты на привод вентиля­торов зависят от скорости движения воздуха, продувае­мого через решетку. Если размеры и масса единичного продукта увеличиваются, то возрастает скорость дви­жения воздуха, его объем и масса. Для снижения энер­гетических затрат крупнокусковые продукты (размером более 40—50 мм) замораживают в плотном слое с ме­ханическим перемещением продукта через грузовой от­сек. Замораживание крупнокусковых продуктов может производиться также и в промежуточной мелкодисперс­ной среде, взвешенной (флюидизированной) в движу­щемся потоке воздуха.

Флюидизационные морозильные аппараты бывают малой, средней и большой производительности.

Аппарат малой производительности

Такой аппарат (рис. 23) состоит из изолированного контура, воздухоохладителя, под которым расположен поддон с перфорированным дном, вибрационной решет­ки и центробежных вентиляторов.


Рисунок 23. Флюидизационный морозильный аппарат малой производи­тельности: 1 — изолированный контур; 2 —поддон с перфорированным дном; 3 —продукт; 4 — воздухоохладитель; 5 — вибрационная решетка; 6 — центробежные вентиляторы.

Из технологического цеха влажный продукт транс­портером через окно подается к загрузочному устрой­ству аппарата, которое оборудовано вибрационной ре­шеткой для подсушивания продукта. Подсушивание предотвращает примерзание влажного продукта к под­дону с перфорированным дном. Попадая на поддон, продукт обдувается холодным воздухом и во взвешен­ном состоянии быстро замораживается. Образовавшая­ся ледяная корочка сокращает усушку. Из аппарата замороженный продукт удаляется через разгрузочное окно и направляется для расфасовки и упаковки.

Движение воздуха в аппарате производится центро­бежными вентиляторами. Воздух нагнетается вентиля­торами в грузовой отсек. Из воздухоохладителя воздух направляется к под­дону с перфорированным дном. Воздухоохладитель ап­парата оттаивается горячими парами аммиака.

В аппарате быстро замораживается мелкоштучный продукт, аппарат прост в эксплуатации и надежен в ра­боте. Недостатком аппарата является необходимость периодических остановок для удаления снеговой шубы с площади поверхности воздухоохладителя.

Аппарат средней производительности.

В этом аппарате (рис. 24) воздухоохладитель со­стоит из четырех секций, отделенных друг от друга теплоизолированными перегородками. Секции воздухоох­ладителя имеют независимое питание жидким холодиль­ным агентом. Такая компоновка воздухоохладителя позволяет оттаивать снеговую шубу горячим паром хо­лодильного агента с каждой секции, не останавливая аппарат. Специальное командное устройство отключает секцию для оттаивания. При этом автоматически закрывается щит (шибер) и прекращается движение хо­лодного воздуха через секцию. Для ускорения оттаива­ния секция орошается теплой водой.

Рисунок 24. Флюидизационный морозильный аппарат средней производи­тельности: 1—теплоизолированный контур аппарата; 2 — дверь; 3 — поддон с перфорирован­ным дном; 4 — секция воздухоохладителя; 5 — щиты для закрытия секций воздухоохладителя; 6 — теплоизолирующая перегородка; 7 — вибрационная ре­шетка; 8 — щит; 9 — вентилятор; 10 — площадка для установки вентиляторов.

Аппараты большой производительности

Флюидизационные аппараты большой производи­тельности могут быть с орошаемым воздухоохладите­лем, многоярусными решетками, механическим приво­дом решеток, а также с промежуточной средой.

Аппарат с орошаемым воздухоохла­дителем (рис. 25) представляет собой изолирован­ный контур с поддоном, воздухоохладителем, вентиля­торами, каплеотделителями, теплообменником и реконцентратором этиленгликоля.

Орошение воздухоохладителя этиленгликолем ис­ключает образование снеговой шубы на его площади теплопередающей поверхности и создает условия для длительной и эффективной работы аппарата.

Рисунок 25. Флюидизациокный морозильный аппарат большой произво­дительности с орошаемым воздухоохладителем: 1 — теплоизолированный контур; 2 — поддоны с перфорированным дном; 3 — возду­хоохладители; 4 — вентиляторы; 5 — каплеотделители; 6 — реконцентратор этиленгликоля; 7 — паровой змеевик для выпаривания воды из этиленгликоля; 8 — трубопровод для возврата этиленгликоля в поддон; 9 — теплообменник; 10 - вентиль; 11 — трубопровод для подачи этиленгликоля в концентратор; 12 — поддон с раствором этиленгликоля; 13 — циркуляционный насос; 14 — оросительная гребенка.

Раствор этиленгликоля для орошения воздухоохла­дителя циркуляционным насосом забирается из поддо­на под перфорированным дном и направляется к ороси­тельной гребенке. Поглощая из циркулирующего через воздухоохладитель воздуха влагу, раствор этиленгли­коля деконцентрируется и для восстановления концент­рации часть его направляется в реконцентратор. Прой­дя через теплообменник, концентрированный раствор вновь сливается в поддон. Проходящий с большой скоростью воздух захватывает капельки этиленгликоля. Попадание капелек ядовитого раствора в грузовой от­сек аппарата предотвращается каплеотделителями, ус­тановленными после воздухоохладителя.

Орошение воздухоохладителя раствором этиленгликоля, хотя и упрощает конструкцию аппарата и его ав­томатизацию, однако связано с необходимостью расхо­да энергии на работу реконцентратора и циркуляцион­ного насоса.

Флюидизационный аппарат с многоярусными решетками (рис. 26) включает изо­лированный контур, состоящий из двух отсеков, устрой­ство предварительного охлаждения и жалюзийные шторки, предназначенные для изменения количества воздуха и направления его движения, центробежные вентиляторы и воздухоохладитель.

В первом отсеке изолированного контура заморажи­ваются мелкоштучные продукты, а во втором — крупно­кусковые.

Продукт, подлежащий замораживанию, попадает в устройство предварительного охлаждения и подсушки. Это устройство оборудовано вибрационной решеткой и индивидуальным центробежным вентилятором, интен­сивно обдувающим вибрационную решетку. Устройство предварительного охлаждения исключает намораживание и нагромождение теплого и влажного продукта в начальной части аппарата.

Рисунок 26. Флюидизационный морозильный аппарат большой производительности с многоярусными решетками: 1 — туннельный отсек; 2— теплоизолированный контур; 3 — нижняя неподвиж­ная решетка; 4 — средняя неподвижная решетка; 5 —верхняя неподвижная ре­шетка; 6 — воздухоохладитель; 7 — центробежный вентилятор с электродвига­телем; 8—диффузор; 9 — воздухораспределительный канал; 10 — двухскоростной электродвигатель центробежного вентилятора; 12 — воздухоохладитель; 13 — устройство предварительного охлаждения и подсушки продукта; 14 — транспортер подачи продукта в аппарат.

Если в аппарате замораживаются продукты неболь­ших размеров (горошек, малина, резаная стручковая фасоль и др.), продолжительность замораживания ко­торых мала, то используют только одну верхнюю ре­шетку. При этом замороженный продукт выгружается через верхнее выпускное окно.

Крупнокусковые продукты, время замораживания которых относительно велико, замораживаются на трех решетках, последовательно ссыпаясь с решетки на ре­шетку. В этом случае замороженный продукт удаляет­ся через нижнее выпускное окно.

Регулирование направления движения потока про­дукта производится с помощью шиберов. Скорость дви­жения потока продукта зависит от скорости и направле­ния движения воздуха у решетки. Под каждой решеткой расположены шторки в виде жалюзи, предназначенные для регулирования движения воздуха.

Двухскоростные электродвигатели центробежных вентиляторов воздухоохладителей позволяют регулиро­вать производительность вентилятора и скорость дви­жения воздушного потока. Для точной регулировки ско­рости движения воздушного потока в аппарате имеются задвижки с дистанционным управлением. Воздух, нагне­таемый вентиляторами, проходит через диффузоры в воз­духораспределительный канал и далее направляется к решеткам с продуктом, где он нагревается. Теплый воз­дух охлаждается в воздухоохладителе.

Воздухоохладитель состоит из восьми секций, рас­положенных в изолированном контуре. Секции оттаи­ваются водопроводной водой последовательно и неза­висимо друг от друга. При оттаивании секции она автоматически изолируется от грузового отсека аппарата передвижными закрывающимися шторками.

Достоинства аппарата — высокая универсальность, позволяющая замораживать в аппарате мелкоштучные и крупнокусковые продукты, непрерывность работы, компактность.

ОСНОВЫ РАСЧЕТА КОНВЕЙЕРНЫХ АППАРАТОВ

Если заданы производительность аппарата, вид про­дукта, и размеры замораживаемого блока, средняя температура воздуха, начальная и конечная температуры продукта, направление и скорость движения воздуха в аппаратах, то при расчете конвейерных морозильных аппаратов необходимо определить объем и массу замо­раживаемого блока; продолжительность заморажива­ния; емкость аппарата и количество блоков в нем; длину цепи и скорость движения грузового конвейера ап­парата; число ветвей конвейера аппарата; количество движущегося воздуха; тепловую нагрузку; изменение температуры воздуха в аппарате и среднюю логарифми­ческую разность температур; необходимую площадь по­верхности воздухоохладителя и его конструктивные раз­меры; аэродинамическое сопротивление циркуляционно­го кольца аппарата; мощность электродвигателей вентиляторов.

Так как в конвейерных морозильных аппаратах про­дукты обычно замораживаются в блок-формах, объем замороженного блока составит:

Vбл = lбл bбл δ6л,

где Vбл - объем замороженного блока, м3; lбл , bбл, δ6л — длина, ширина, толщина блока, м.

Массу замораживаемого блока определяют по фор­муле:

g1 = Vблρ.

Продолжительность замораживания находят по фор­муле Планка:

,

где ∑ - сумма тепловых сопротивлений стенок блок-формы и слоев упаковки, (м2К)/Вт;

qз – удельное количество теплоты, отводимое при замораживании, кДж/кг;

tкр, tс – температура криоскопическая и охлаждающей среды, оС;

ρ – плотность продукта, кг/м3;

R, Р – постоянные Планка.

Коэффициент теплоотдачи от блок-формы при вы­нужденном движении воздуха можно подсчитать по формуле:

где ω — скорость движения воздуха у блок-форм, м/с;

lx — линейный размер блок-формы в направлении движения воз­духа, м;

λв – коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/ (м2/К);

ν – кинематическая вязкость воздуха, м2/с.

Емкость аппарата, т. е. массу продукта, находяще­гося на конвейере аппарата, определяют по формуле:

G=G/τ,

где G/- производительность аппарата, кг/сутки.

Количество блоков в аппарате рассчитывают по уравнению:

Длину цепи грузового конвейера аппарата находят по формуле:

Lц=bфzб,

где bф — расстояние между осями блок-форм, м.

Скорость движения грузового конвейера определяют по уравнению:

Число ветвей конвейера рассчитывают по формуле:

где zb —число ветвей конвейера, шт.; LK — длина ветвей конвейера, м.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13